磷酸鐵鋰電池在UPS上的應用

來源：存能電氣  日期：2018-12-29 20:46  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池在UPS上的應用。UPS儲能系統常見為鉛酸電池，鉛酸電池各項性能都要劣于鋰電池，采用磷酸鐵鋰電池UPS能夠極大提升UPS的各項性能。鋰電池是目前性能最好的電池，在體積、容量、重量、溫度范圍、使用壽命上都優于鉛酸電池。本文存能電氣小編就來和大家分析一下磷酸鐵鋰電池在UPS上的應用。

　　磷酸鐵鋰電池在UPS上的應用

　　UPS能夠在市電異常或斷電時提供能量給負載，在通信、電力、石油、金融等行業應用廣泛。UPS的儲能系統常見為鉛酸電池。但是鉛酸電池不僅能量密度低、體積大、重量大、溫度范圍窄，而且對環境溫度要求高，污染環境。?鋰電池是目前性能最好的電池，采用鋰電池作為UPS的儲能裝置能夠極大提升其各項性能。因此，本文基于鋰電池技術，設計了一套磷酸鐵鋰電池UPS系統，極大地提升了UPS的性能。

　　鋰電池UPS方案設計?

　　當市電正常時，傳統UPS將輸入的交流市電穩壓后交流輸出供應給負載使用，同時向機內電池充電;當市電中斷時，UPS立即將機內電池的直流電能轉換成220V交流電繼續向負載供應，使負載維持正常工作并保護其軟硬件不受損壞。

?

　　鋰電池UPS系統在具有上述功能基礎上做了一定的改進。與傳統UPS不同，鋰電池UPS系統的儲能裝置采用的是一個獨立的模塊，即鐵鋰電池柜系統，其依據設備需求進行充放電控制，并可以和UPS及監控中心連線并通訊，實時傳輸電池使用狀況以及系統報警訊號，極大地方便系統的維護工作。

　　實驗驗證?

　　利用磷酸鐵鋰電池UPS系統為負載機臺供電，通過調節機臺的工作模式(包括空載模式和升溫模式)，并模擬市電斷電，以此來測試鋰電池UPS系統的各項性能狀況。?

　　鋰電池UPS測試?

　　負載機臺處于空載模式時，關掉主電源，模擬市電斷電，此時鋰電池柜開始放電。測得鋰電池柜放電倍率達86%，放電功率達65.7KW。負載機臺處于升溫模式時模擬市電斷電，此時鋰電池柜開始放電，測得鋰電池柜放電功率為104.42KW，效果理想。

　　測試結果分析?

　　模擬市電斷電時，UPS切換到鋰電池放電，回路正常，測試放電數據與負載機臺使用功率值吻合。在模擬市電斷電時，負載機臺處于升溫模式時，此時鋰電池柜放電電流相比負載機臺處于空載時，鋰電池柜的放電電流增大明顯，測得鋰電池柜放電功率合計208.20KW，效果理想。?

　　綜上，本鋰電池UPS系統安裝與測試均達到預期效果，可以很好的滿足負載機臺的用電需求，保障設備良好運行。?采用鋰電池替代鉛酸電池作為UPS的儲能裝置，基于鋰電池技術，設計了一套磷酸鐵鋰電池UPS系統，其工作穩定、可靠?，模擬市電斷電時，正常工作，并能夠較好地滿足負載機臺升溫時的工作要求，放電功率更大，性能優于傳統UPS。

　　隨著信息技術的發展，人們對供電系統的可靠性要求更高，對實現綠色環保的意識更強，為此，對解決閥控式鉛酸蓄電池存在的許多問題就更加迫切。

　　閥控式鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較：

　　1、質能比低、體積能量比低，電池重量大，占地面積大。

　　2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時間后充放電效率還會下降。

　　3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設計壽命5-8年，實際使用大多為3～5年。

　　4、運行環境溫度要求高，在溫度超過25度時，環境溫度每提高7～10℃時電池壽命折損一半。

　　5、蓄電池大量采用鉛，其開采、加工和使用過程中均容易對環境造成嚴重污染。

　　磷酸鐵鋰電池具有如下優點：

　　1、輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺約3.2V;

　　2、安全性強：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學性能，充放電平臺十分平穩，充放電過程中結構穩定，可以過放電到零伏。即使電池內部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;

　　3、高溫性能好：外部溫度65℃時內部溫度則高達95℃，電池放電結束時溫度可達160℃，電池的結構安全、完好;

　　4、高效率輸出：標準放電為2～5C、連續高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電(10S)可達20C;

　　5、高循環壽命：經500次循環，其放電容量仍大于95%;

　　6、使用方便：可快速充電;

　　7、環保：整個生產過程清潔無毒。所有原料都無毒。

　　8、非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰略資源及稀有資源。

　　磷酸鐵鋰電池在UPS的應用場景：

　　1、工業設備

　　UPS電源正常時間對電池進行浮充，當工業設備突然斷電時，應急電源啟動工作，當市電回復供電后，UPS電池又恢復浮充狀態，保證必要的后備供電能力。

　　由于交流市電在供應的過程中可能會出現停電、電壓下陷上涌、持續欠壓過壓以及頻率波動等不確定的干擾因素，這些因素會對工業設備的持續運行造成影響，甚至對處于運行狀態的設備造成損壞。鋰電池UPS電源便成了提供一種能夠調節電壓變化、消除各種電氣干擾、提供高質量電源供應的途徑。

　　2、通信基站

　　基站的供電通過市電引入，然后通過UPS的逆變系統轉換為48V的直流電源，為通信設備供電。當市電中斷時，電池組對基站不間斷供電，保證基站正常運行;市電恢復時，UPS電池停止供電，恢復逆變功能。

　　3、數據中心

　　數據中心必須保證供電的連續性和供電系統的安全性，在數據中心的信息中心機房一般都會用到鋰電池UPS不間斷電源作為重要的安全保障。UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成的穩壓穩頻的不間斷電源，市電供電中斷時，UPS能保證輸出供電的連續性。

　　為了解決以上問題，通信行業和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池應用在不斷增加，鋰電池UPS市場一個新趨勢是，對數據中心和UPS應用中鋰離子電池的興趣日益增長。

　　隨著鋰電池技術的成熟和制造業產能的增長，更多供應商開始進入磷酸鐵鋰電池UPS電源應用領域，而最終用戶對數據中心全生命周期實踐的認知，將會為鋰電池的部署進行越來越多的規劃和預算。隨著鋰電池研究的不斷推進，鋰電替換鉛酸電池將成為UPS使用情景下成為一個新選擇。